第三節　方向公差及檢測

一、基準和基準體系

1.基準的建立

基準是具有正確形狀的理想要素，是確定被測要素方向或位置的依據，在規定方向或位置公差時，一般都要注出基準。實際應用時，基準由實際基準要素來確定。

由于實際基準要素存在幾何誤差，因此由實際基準要素建立理想基準要素（基準）時，應先對實際基準要素作最小包容區域，然后確定基準。

（1）單一基準　由實際軸線建立基準軸線時，基準軸線為穿過基準實際軸線，且符合最小條件的理想軸線，見圖3-33（a）；由實際表面建立基準軸線時，基準平面為處于材料之外并與基準實際表面接觸、符合最小條件的理想平面，見圖3-33（c）。

（2）組合基準（公共基準）　由兩條或兩條以上實際軸線建立而作為一個獨立基準使用的公共基準軸線時，公共基準軸線為這些實際軸線所共有的理想軸線，見圖3-33（b）。

（3）基準體系（三基準面體系）　當單一基準或組合基準不能對關聯要素提供完整的定向或定位時，就有必要采用基準體系。基準體系即三基面體系，它由三個互相垂直的基準平面構成，由實際表面所建立的三基面體系見圖3-33（d）。

應用三基面體系時，設計者在圖樣上標注應特別注意基準的順序，在加工或檢驗時，不得隨意更換這些基準順序。確定關聯被測要素位置時，可以同時使用三個基準平面，也可以使用其中的二個或一個。由此可知，單一基準平面是三基準體系中的一個基準平面。

2.基準的體現

建立基準的基本原則是基準應符合最小條件，但在實際應用中，允許在測量時用近似方法體現。基準的常用體現方法有模擬法和直接法。

（1）模擬法　通常采用具有足夠形位精度的表面來體現基準平面和基準軸線。用平板表面體現基準平面，見圖3-34；用芯軸表面體現內圓柱面的軸線，見圖3-35；用V形塊表面體現外圓柱面的軸線，見圖3-36。

　　（2）直接法　當基準實際要素具有足夠的形狀精度時，可直接作為基準。若在平板上測量零件，可將平板作為直接基準。

二、方向公差項目及公差帶

1.方向公差項目

方向公差是指關聯實際要素對基準方向上允許的變動全量t，用來控制線或面的方向誤差。理想要素的方向由基準及理論正確角度確定，公差帶相對于基準有確定的方向。

方向公差包括：平行度（被測要素與基準要素夾角的理論正確角度為0°）、垂直度（被測要素與基準要素夾角的理論正確角度為90°）、傾斜度（被測要素與基準要素夾角的理論正確角度為任意角）、線輪廓度和面輪廓度。顯然，平行度與垂直度是傾斜度的特例。

被測要素有直線和平面，基準要素也有直線和平面，因此被測要素相對于基準要素的方向公差可分為線對基準線、線對基準面、面對線、面對面和線對基準體系五種情況。

方向公差項目的標注示例及公差帶定義如表3-5所示。

　　

2.方向公差帶特點

①方向公差帶的方向是固定的，由基準來確定，而其位置則可在尺寸公差帶內浮動。

②方向公差的公差帶在控制被測要素相對于基準方向誤差的同時，能自然地控制被測要素的形狀誤差，故同一被測要素給出了方向公差后，一般不需要再給出形狀公差。若確實需要對其形狀精度提出更高要求時，可以同時給出，但要確保形狀公差值小于方向公差值，如圖3-37所示。

三、方向誤差的檢測

方向誤差是指被測實際要素對具有確定方向的理想要素的變動量f。方向誤差的評定涉及被測要素和基準。方向誤差值用定向最小包容區域的寬度或直徑表示，最小區域是指按理想要素的方向來包容被測實際要素時，具有最小寬度f或直徑?f的包容區域，如圖3-38所示。

由于方向誤差是相對于基準要素來確定的，因此，測量方法依被測工件的結構特點與對被測要素的方向公差要求而變化。

1.平行度誤差的檢測

平行度誤差測量常采用平板、芯軸或V形塊來模擬平面、孔或軸做基準，測量被測線、面上各點到基準的距離，以最大相對差作為平行度誤差值。測量儀器有平板和帶指示表的表架、水平儀、自準直儀、三坐標測量機等。

如圖3-39所示，將被測零件放在平板上，用平板的工作面模擬被測零件的基準平面作為測量基準。在被測實際表面上的各測點進行測量，指示表的最大最小讀數值之差，即為被測實際表面對其基準平面的平行度誤差。

2.垂直度誤差的檢測

垂直度誤差常轉換成平行度誤差的方法進行測量。

如圖3-40（a）所示，面對面垂直度誤差測量時，用直角尺垂直邊來模擬基準平面。先用直角尺調整指示表，當角尺與固定支點接觸時，將指示表的指針調零。然后對工件進行測量，使固定支點與被測實際表面接觸，指示表讀數即為該測點的偏差。調整指示表在表架上的高度位置，對被測實際表面的不同點進行測量，取指示表的最大讀數差作為被測實際表面對其基準平面的垂直度誤差。

如圖3-40（b）所示，面對線垂直度誤差測量時，用導向塊模擬基準軸線，將被測零件放置在導向塊中，測量被測表面，取指示表的最大讀數差作為被測實際表面對基準線的垂直度誤差。

3.傾斜度誤差的檢測

傾斜度誤差也常轉換成平行度誤差的方法進行測量，只需加一個定角座即可。

如圖3-41所示面對面的傾斜度誤差測量示例，將被測零件置于定角座上，調整被測零件，然后測量整個被測表面，指示器的最大讀數差值即為該零件被測實際表面對其基準面的傾斜度誤差。